隨著我國的不斷發(fā)展,越來越多形態(tài)各異的空間結(jié)構(gòu)涌現(xiàn)。其中的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)則是大跨度空間結(jié)構(gòu)中一種舉足輕重的重要結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力主要是曲面內(nèi)的薄膜力,桿件主要承受軸力,結(jié)構(gòu)受力合理,同時能夠很好的適應(yīng)大跨度且所用材料自重輕,這些特點使得網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。但是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題尤為突出,所以對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)研究設(shè)計時,其穩(wěn)定問題需要著重研究。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型多變體現(xiàn)在其曲面形式的多樣,傳統(tǒng)的有柱面、球面、雙曲拋物面等。本文以蛋圓曲面形式的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為研究對象,采用MATLAB對其等弦長劃分,然后采用有限元軟件ANSYS對其進行參數(shù)化建模,對該結(jié)構(gòu)進行靜力和穩(wěn)定性分析。本文首先對蛋圓曲面進行了基本介紹以及和橢球面的關(guān)系;然后將蛋圓曲面單層網(wǎng)殼的兩種形式和橢球面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的靜力性能進行了對比分析以及參數(shù)分析,主要有內(nèi)力分布、變形規(guī)律以及水平支座反力。在對蛋圓曲面單層網(wǎng)殼靜力性能了解掌握的基礎(chǔ)上,首先僅考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性,在不同的荷載工況情況下,對結(jié)構(gòu)的屈曲模態(tài)進行了分析;隨后研究了各類參數(shù)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響,其中還包括了蛋圓曲面自帶常數(shù)k以及長短軸互換對蛋圓曲面單層網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的影響;最后進一步研究了幾何非線性和材料非線性同時考慮的雙重非線性對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。文章最后對蛋圓曲面單層網(wǎng)殼布置了局部雙層桁架以加強網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,其形式有沿環(huán)向布置桁架,沿徑向布置桁架;隨后將這三類加強方案對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響進行對比,選出最優(yōu)布置方案;最后采用最優(yōu)加強方案建模,研究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨著桁架高度變化的規(guī)律,優(yōu)選出最佳高度。本文提出的新曲面形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)以及對其的穩(wěn)定性研究,能夠為后續(xù)的相關(guān)研究工作給予一定的理論指導(dǎo)和給工程應(yīng)用提供一定的依據(jù)。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU399
【部分圖文】：

這些平面內(nèi)來研究；另一部分則無法通過將其分解為平面，這類結(jié)構(gòu)即是為空間結(jié)構(gòu)�？臻g結(jié)構(gòu)相對于平面結(jié)構(gòu)造型更加豐富，更具表現(xiàn)力，世界各國在各類國際運動會和世博會等上面，紛紛通過空間結(jié)構(gòu)來展示自己國家的建筑科技水平。同時，由于計算機的迅猛發(fā)展，使得空間結(jié)構(gòu)的形體可以呈現(xiàn)更為多變的表現(xiàn)，更使得空間結(jié)構(gòu)形體和受力的完美結(jié)合成為可能。大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，可以追溯到目前世界上現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)古羅馬的萬神殿（Pantheon），見圖 1.1。萬神殿的投影平面直徑為 48.4 米，與凈高43.5 米非常接近，也使得萬神殿的剖面剛好可以容下一個整圓。內(nèi)部無一根立柱，為了減輕屋頂重量，在屋頂上開了很多小格子，越往下越厚，可謂是那個年代的奇跡，持續(xù)到 19 世紀(jì)末，由于大跨度建筑開始得到迅速發(fā)展，作為世界上跨度最大的建筑逐漸被超越。南京無梁殿是我國現(xiàn)存時代最早、規(guī)模最大的空間結(jié)構(gòu)，見圖 1.2，其始建于明洪武十四年（1381 年），建筑的屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)為拱券式穹頂，不用梁柱，東西向并列三個拱券，中間的拱券跨度達 11.5 米，凈高 14 米。這兩個建筑均為中西方現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)，在無力學(xué)與結(jié)構(gòu)理論的指導(dǎo)下，憑借著古人的經(jīng)驗與智慧，完成了這些偉大的建筑藝術(shù)。

這些平面內(nèi)來研究；另一部分則無法通過將其分解為平面，這類結(jié)構(gòu)即是為空間結(jié)構(gòu)�？臻g結(jié)構(gòu)相對于平面結(jié)構(gòu)造型更加豐富，更具表現(xiàn)力，世界各國在各類國際運動會和世博會等上面，紛紛通過空間結(jié)構(gòu)來展示自己國家的建筑科技水平。同時，由于計算機的迅猛發(fā)展，使得空間結(jié)構(gòu)的形體可以呈現(xiàn)更為多變的表現(xiàn)，更使得空間結(jié)構(gòu)形體和受力的完美結(jié)合成為可能。大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，可以追溯到目前世界上現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)古羅馬的萬神殿（Pantheon），見圖 1.1。萬神殿的投影平面直徑為 48.4 米，與凈高43.5 米非常接近，也使得萬神殿的剖面剛好可以容下一個整圓。內(nèi)部無一根立柱，為了減輕屋頂重量，在屋頂上開了很多小格子，越往下越厚，可謂是那個年代的奇跡，持續(xù)到 19 世紀(jì)末，由于大跨度建筑開始得到迅速發(fā)展，作為世界上跨度最大的建筑逐漸被超越。南京無梁殿是我國現(xiàn)存時代最早、規(guī)模最大的空間結(jié)構(gòu)，見圖 1.2，其始建于明洪武十四年（1381 年），建筑的屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)為拱券式穹頂，不用梁柱，東西向并列三個拱券，中間的拱券跨度達 11.5 米，凈高 14 米。這兩個建筑均為中西方現(xiàn)存最古老的空間結(jié)構(gòu)，在無力學(xué)與結(jié)構(gòu)理論的指導(dǎo)下，憑借著古人的經(jīng)驗與智慧，完成了這些偉大的建筑藝術(shù)。

蛋圓曲面單層網(wǎng)殼非線性穩(wěn)定性研究十九世紀(jì)的工業(yè)革命促使社會飛速進步，由于鐵的重量輕，易于架設(shè)，橫截小，和磚石厚重的形象形成了鮮明的對比，歐洲興起了鐵建筑。1851 年，在倫舉行的第一屆國際工業(yè)博覽會上展示了“水晶宮”，如圖 1.3 所示。水晶宮是世上第一座用金屬和玻璃建造的大型建筑，在其中央大廳采用了桶形拱頂，由空鑄鐵柱支撐。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2810115